[发明专利]具有压电性Te纳米线活性炭纤维材料及制备方法和应用

说明书

本发明属于纳米新材料技术领域，具体涉及具有压电性Te纳米线活性炭纤维材料及制备方法和应用。该材料的半金属Te微观上具有纳米线的结构，当有机械振动的刺激时，能够在形变后产生更多电子并发生偏移，催化Te纳米线产生自由基，对细菌、真菌均具有显著的杀灭作用；该材料且具有较大的比表面积，可以吸附臭味或异味；同时还具有合成简单、无毒无害、环保高效等优点，应用前景广泛。将其负载在鞋垫中，对细菌、真菌的杀菌效果可达70～99％，效果显著，同时还可以除臭防霉，对脚气等微生物侵染疾病具有显著的防治效果。

技术领域

本发明属于半金属纳米压电复合材料技术领域。更具体地，涉及具有压电性Te纳米线活性炭纤维材料及制备方法和应用。

背景技术

压电材料指的是在某些非中心对称结构的固体材料中，由于机械应力可以积累电荷的材料。压电材料对机械振动极其敏感，甚至水流、肌肉运动和呼吸也能引起电荷；具有将机械刺激转换为电信号的能力，或反之亦然。压电材料包括压电单晶体、多晶体压电陶瓷、高分子压电材料、聚合物-压电陶瓷复合材料等，可应用于压腔振荡器、压电换能器、生物材料等领域，应用领域较为窄。

微生物造成的传染性皮肤病比如脚气，在世界各国发病率均很高，在我国城市中成人发病率可达60％以上。这种传染性皮肤病发生在趾掌面，发病原因为表皮鲜菌、毛癣菌或足趾毛癣菌侵犯，加之足底角质层厚、皮脂缺乏、汗腺丰富、足部潮湿，有利于霉菌生长繁殖而起。因此，日常的卫生清洁及预防显得尤为重要。目前市售鞋垫有活性炭除臭鞋垫、抗菌鞋垫等，其中，活性炭鞋垫因其极大的比表面积对臭味具有很强的吸附能力，但是其抗菌性差，不能根本解决鞋垫细菌滋生问题；抗菌鞋垫如掺银的抗菌鞋垫具有抑制脚底细菌的作用，但其仅仅具有抗菌作用而缺少吸附鞋垫臭气的功能，而且成本较高，不适于产业化。中国专利申请CN111109762A公开了一种非对称湿度控制的中草药抑菌鞋垫，该鞋垫的底层织物可吸收水汽，发泡层为活性炭等，表层织物为中草药针织布，相互结合，具有抑制脚部细菌、真菌的功能；但是抑菌、杀菌效果仍无法满足人们的日常需求，并且中草药也较为昂贵，生产成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有鞋垫材料无法较好的同时满足抑菌、杀菌、除臭，压电材料应用范围较窄的缺陷和不足，提供一种具有压电性Te纳米线活性炭纤维材料，该材料既可以吸收鞋内的水汽、臭味异味，还具有杀菌、抑菌的效果。

本发明的目的是提供一种具有压电性Te纳米线活性炭纤维材料的制备方法。

本发明另一目的是提供一种所述方法制备得到的具有压电性Te纳米线活性炭纤维材料。

本发明另一目的是提供所述具有压电性Te纳米线活性炭纤维材料在杀菌、抑菌领域的应用。

本发明另一目的是提供一种压电性抑菌鞋垫。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种具有压电性Te纳米线活性炭纤维材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将活性炭纤维、亚碲酸钠和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)溶解至水中，搅拌条件下逐步加入还原剂，调节pH，搅拌均匀，140～180℃条件下进行水热合成反应，得反应液；

S2、将步骤S1所得反应液降至室温，离心，沉淀清洗至中性，干燥、研磨，得Te纳米线活性炭纤维材料。

优选地，步骤S1中，所述水热合成反应的温度为160℃。

进一步地，步骤S1中，所述亚碲酸钠和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物的质量比为1:(1～3)。发明人创造性地发现，在条件范围内制备才能保证还原形成的单质Te沿001方向伸展成线，形成Te纳米线，达到很好的压电催化杀菌效果。优选地，所述亚碲酸钠和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物的质量比为1:2。